KR101758068B1 - 오일 쿨러 - Google Patents

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KR101758068B1
KR101758068B1 KR1020170016145A KR20170016145A KR101758068B1 KR 101758068 B1 KR101758068 B1 KR 101758068B1 KR 1020170016145 A KR1020170016145 A KR 1020170016145A KR 20170016145 A KR20170016145 A KR 20170016145A KR 101758068 B1 KR101758068 B1 KR 101758068B1
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evaporator
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천성민
이덕희
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지에이씨피 주식회사
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    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/04—Lubricant cooler

Abstract

본 발명은 오일 쿨러에 관한 것으로서, 증발기와, 압축기, 응축기, 팽창밸브(모세관)를 순환하는 냉매를 냉각시키는 냉동사이클을 이용한 오일 쿨러로서, 오일 쿨러는, 고온의 오일이 유입되어 저장되는 오일 탱크; 및 오일 탱크에 저장된 오일을 압송하여 증발기로 공급하는 오일 펌프;를 포함하여, 증발기로 공급된 고온의 오일이 저온의 냉매와 서로 다른 유로를 통과하면서 열교환되는 오일 쿨러를 제공한다.

Description

오일 쿨러{Oil cooler}
본 발명은 오일 쿨러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기계 장치에서 사용된 고온의 오일을 냉동사이클을 이용하여 일정 온도로 냉각시켜 기계 장치로 재공급하는 오일 쿨러에 관한 것이다.
일반적으로, 열교환기는 온도차가 있는 두 환경 사이에서 한쪽의 열을 흡수하여 다른쪽으로 열을 방출시키는 장치로서, 주변의 열을 흡수하는 증발기, 냉매를 압축하는 압축기, 주변으로 열을 방출하는 응축기, 냉매를 팽창시키는 팽창밸브로 구성되는 냉동사이클에 있어서 증발기와 응축기 등이 대표적인 열교환기이다.
이러한 냉동사이클은 일반적인 공조 시스템을 대표적인 일례로 들 수 있고, 이와 같은 공조 시스템에서는 증발기에서 열교환되어 압축기로 유입되는 저온 저압의 기체 상태의 냉매는 압축기에서 고온 및 고압으로 압축되고, 압축된 기체 상태의 냉매가 응축기를 통과하면서 액화되는 과정에서 주변으로 액화열이 방출되며, 액화된 냉매가 다시 팽창밸브를 통과함으로써 저온 및 저압의 습포화 증기 상태가 된 후 다시 증발기로 유입되어 주변의 열과 열교환되면서 기화되어 압축기로 유입되는 사이클을 반복적으로 수행하게 된다.
이와 같이 액체 상태의 냉매가 주변에서 기화열만큼의 열량을 흡수하여 기화되는 증발기에 의해 실질적인 냉각이 일어나게 되며, 증발기 주변에서 냉각된 공기를 실내로 불어 넣음으로써 실내를 냉방하게 된다.
특히, 이와 같은 공조 시스템이 적용되는 통상의 차량에는 실내 냉방을 목적으로 한 공조 시스템 뿐 아니라, 오일 쿨러(oil cooler)와 같은 냉각 시스템도 있다.
차량의 엔진이나 변속기와 같은 부품에는 윤활 작용 및 냉각 작용을 위하여 오일이 충전되는데, 엔진이나 변속기에서 각 부품 간의 직접적인 마찰을 방지하는 윤활 작용과, 마찰에 따른 과열 현상을 방지하는 냉각 작용을 위해 사용되는 오일이 마찰열로 인해 소정 온도 이상으로 뜨거워져 과열되면 오일의 점성이 낮아져서 상기와 같이 목적한 기능(즉 윤활 작용 및 냉각 작용)을 발휘할 수 없을 뿐 아니라, 윤활 및 냉각이 잘 이루어지지 않음으로써 엔진이나 변속기 등의 부품이 손상될 우려가 있다. 이와 같은 현상을 방지하기 위하여 오일을 냉각하는 수단이 오일 쿨러이다.
이러한 오일 쿨러는 차량 뿐 아니라 일반적인 공작 기계 등에도 구성될 수 있다. 공작 기계는 주축의 회전 및 주위 환경의 변화에 따라 공작 기계에 열변형이 발생되어 가공 정밀도가 저하되게 되므로, 내부 순환 오일을 통해 각 부를 냉각한다. 이를 위해 공작 기계는 오일 탱크와, 오일 탱크의 오일을 냉각시키기 위한 오일 쿨러가 장착되어 공작 기계의 내부 발열을 제어하는 기능을 하는데, 이러한 오일 쿨러는 공작 기계의 규모의 크기 및 설치 환경에 따라 성능의 차이를 갖게 된다.
특히 이러한 오일 쿨러는 공작 기계의 연속 운전에 따른 주축부의 온도 상승으로 인한 내부 순환오일의 온도 상승에 따른 오일 냉각에 따라 성능이 크게 좌우된다
이와 같은 종래의 오일 쿨러는 공냉식과 수냉식으로 구분될 수 있으며, 한국 등록특허 제10-0879190호(이하 '선행기술문헌1'이라 한다)에는 공냉식 오일 쿨러가 개시되어 있고, 한국 등록특허 제10-1409165호(이하 '선행기술문헌2'라 한다)에는 수냉식 오일 쿨러가 개시되어 있다.
먼저, 선행기술문헌1에 개시된 공냉식 오일 쿨러는, 응축기의 앞쪽에 설치되어 오일 쿨러 내부를 흐르는 오일을 외기와 열교환되도록 함으로써 오일을 냉각시키고 있다.
그런데, 선행기술문헌1의 공냉식 오일 쿨러는 오일 쿨러가 응축기와 별개로 구성되므로 인해 전반적인 장치의 크기가 비대해질 뿐 아니라 오일 쿨러를 설치하기 위한 충분한 공간이 확보되어야 하므로 공간 활용도가 낮고, 이로 인해 작업성도 불편하고 번거롭게 이루어지는 문제가 있다.
또한, 오일 쿨러가 응축기 앞쪽의 공기 유로 상에 구비되어 있으므로 오일 쿨러를 통과한 공기가 응축기를 통과하게 되는데, 이때 응축기를 통과하는 공기는 오일 쿨러를 통과하면서 오일과 열교환되어 온도가 이미 상승된 상태이므로 응축기에서의 열교환 효율이 떨어지고, 이로 인해 냉방성능이 떨어지는 문제가 있다.
한편, 선행기술문헌2에 개시된 수냉식 오일 쿨러는 선행기술문헌1에 개시된 공냉식 오일 쿨러의 단점을 보완하고자 한 것으로, 선행기술문헌2의 수냉식 오일 쿨러는 라디에이터를 통해 구현된다.
즉, 라디에이터는 공기 송풍 방향에 나란하게 일정 간격으로 병렬 배치된 복수 개의 라디에이터 튜브와, 복수 개의 라디에이터 튜브의 양쪽에 구비되어 냉각수를 유동시키는 한 쌍의 라디에이터 탱크와, 라디에이터 튜브 사이에 개재되고 라디에이터 튜브 사이를 흐르는 공기와의 전열 면적을 증대시키는 라디에이터 핀으로 이루어지며, 공기 송풍 방향에 대하여 응축기의 하류 측에 구비되는 열교환기인데, 수냉식 오일쿨러는 라디에이터 탱크 내부에 구비된다.
이러한 오일쿨러에는 라디에이터 탱크의 외부까지 연장되어 오일을 유입시키거나 또는 배출시키는 입출구가 구비된다.
이와 같은 구성으로 된 수냉식의 오일쿨러는, 오일쿨러 내부로 고온의 오일이 유동되면서 라디에이터 탱크 내부를 유동하는 오일에 비해 상대적으로 온도가 낮은 냉각수와 열교환 됨으로써 고온의 오일을 냉각시키게 된다.
하지만, 선행기술문헌2에 개시된 오일쿨러는 라디에이터 탱크 내부에 구비된 이중관 구조로서, 오일쿨러의 입구와 출구가 각각 라디에이터 탱크 외부로 관통되게 구비되므로 인해 구조가 복잡할 뿐 아니라 복잡한 구조로 인해 수밀 유지를 견고히 해야 하는 번거로운 문제가 있다.
그리고, 고온의 오일과 냉각수가 양측의 라디에이터 탱크 중 일측에 위치된 라디에이터 탱크에서만 제한적으로 열교환이 이루어짐으로써 열교환 효율이 떨어지는 문제가 있다.
게다가, 라디에이터 탱크로 유입되는 냉각수는 라디에이터 튜브를 통과하는 과정에서 라디에이터 튜브 사이를 흐르는 공기와 열교환되어 저온으로 냉각되어야 하는데, 외부 온도가 라디에이터로 유입되는 냉각수 온도보다 높은 경우에는 라디에이터를 통과하는 냉각수가 전혀 냉각되지 못하므로 인해 오일을 전혀 냉각시킬 수 없다는 문제가 있다.
이상 설명한 바와 같은 종래의 공냉식 및 수냉식 오일 쿨러 및 이에 대한 기술은 아래의 선행기술문헌들에 자세히 기재되어 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
한국 등록특허 제10-0879190호 한국 등록특허 제10-1409165호
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 기계 장치에서 윤활 및 냉각의 목적으로 사용된 고온의 오일을 냉동사이클을 이용하여 일정 온도로 냉각시킨 다음 기계 장치로 재공급하는 오일 쿨러를 제공하는데 그 목적이 있다.
또, 본 발명의 다른 목적으로는, 외부 온도가 오일 쿨러의 설정 온도보다 낮은 경우에는 오일을 냉매사이클의 응축기로 순환시켜 냉각시킨 후 기계 장치로 재공급하는 오일 쿨러를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 오일 쿨러는, 증발기와, 압축기, 응축기, 팽창밸브(모세관)를 순환하는 냉매를 냉각시키는 냉동사이클을 이용한 오일 쿨러로서, 오일 쿨러는, 고온의 오일이 유입되어 저장되는 오일 탱크; 및 오일 탱크에 저장된 오일을 압송하여 증발기로 공급하는 오일 펌프;를 포함하여, 증발기로 공급된 고온의 오일이 저온의 냉매와 서로 다른 유로를 통과하면서 열교환되는 것을 포함한다.
그리고, 외부 온도가 오일 쿨러의 설정 온도보다 낮은 경우는 오일을 응축기로 바이패스시켜 공급하는 오일 바이패스관이 구비될 수 있고, 오일 바이패스관에는 외부 온도가 오일 쿨러의 설정 온도보다 낮은 경우에 오일 바이패스관의 유로를 개방시키는 솔레노이드밸브가 구비될 수 있다.
또한, 오일 펌프와 증발기 사이에는 오일 펌프의 출관에서 배출된 고온의 오일을 증발기로 공급하는 오일 공급관이 굴곡되게 구비되고, 오일 바이패스관은 오일 펌프의 출관에서 분기되어 응축기로 연결되는 직관으로 구비되며, 응축기에는 냉각된 오일을 오일 공급관으로 공급하는 오일 리턴관이 구비될 수 있다.
게다가, 압축기와 응축기를 연결하는 냉매관에서 분기되어 고온 고압의 냉매를 증발기로 공급하여 오일의 과냉을 방지하는 냉매 바이패스관이 구비될 수 있고, 냉매 바이패스관에는 오일의 설정 온도에 따라 냉매 바이패스관의 유로를 개폐시켜 증발기로 유입되는 냉매의 온도를 조절하는 전자팽창밸브가 구비될 수 있다.
그리고, 증발기에는 냉매와 오일이 각각 출입되는 입구 포트와 출구 포트가 구비되고, 냉매 포트와 오일 포트는 서로 반대되는 방향으로 구비되어 증발기에서 냉매와 오일이 반대 방향으로 유동되도록 구비될 수 있다.
본 발명의 오일 쿨러에 따르면, 기계 장치에서 윤활 및 냉각의 목적으로 사용된 고온의 오일을 냉동사이클을 이용하여 일정 온도로 냉각시킨 다음 기계 장치로 재공급함으로써 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또, 본 발명에 따르면, 외부 온도가 오일 쿨러의 설정 온도보다 낮은 경우에는 오일을 냉매사이클의 응축기로 순환시켜 공냉식으로 냉각시킨 후 기계 장치로 재공급함으로써 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 오일 쿨러의 구성을 도시한 유압 회로도이다.
도 2는 본 발명에 따른 오일 쿨러의 내부 일측면을 보인 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 오일 쿨러의 내부 양측면을 보인 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 오일 쿨러의 내부 구성을 일방향에서 보인 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 오일 쿨러의 내부 구성을 다른 방향에서 보인 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
첨부도면 도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 오일 쿨러를 도시한 도면들이다.
본 발명에 따른 오일 쿨러(100)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 냉동사이클을 포함하고, 이러한 냉동사이클은 하우징(100a) 내에 구성된다.
하우징(100a)은 직육면체의 케이스로서, 그 상면과 일측면에는 냉동사이클에서 발생되는 열을 외부로 방열시키고, 외기를 하우징(100a) 내부로 흡입하기 위한 다수의 방열구가 형성된다.
냉동사이클은 주변의 열을 흡수하는 증발기(140), 냉매를 압축하는 압축기(110), 주변으로 열을 방출하는 응축기(120), 냉매를 팽창시키는 모세관(팽창밸브)(130)를 포함한다.
이러한 냉동사이클은 증발기(140)에서 열교환되어 압축기(110)로 유입되는 저온 저압의 기체 상태의 냉매는 압축기(110)에서 고온 고압으로 압축되고, 압축된 기체 상태의 냉매는 응축기(120)를 통과하면서 액화되는 과정에서 주변으로 액화열을 방출하며, 액화된 냉매는 다시 모세관(팽창밸브)(130)를 통과함으로써 저온 저압의 습포화 증기 상태가 된 후, 다시 증발기(140)로 유입되어 주변의 열과 열교환되면서 기화되어 압축기(110)로 유입되는 사이클을 반복적으로 수행하게 된다.
이와 같이 액체 상태의 냉매가 주변에서 기화열만큼의 열량을 흡수하여 기화되는 증발기(140)에 의해 실질적인 냉각이 일어나게 된다.
한편, 본 발명의 오일 쿨러(100)는 상기와 같은 냉동사이클을 이용하여 기계 장치(300)에서 윤활 및 냉각 작용에 의해 고온화된 오일을 냉각시키기 위한 것이다.
이러한 오일 쿨러(100)는 내연 기관이나 공작 기계 장치 등에서 윤활 및 냉각 작용으로 인해 고온화된 오일이 유입되어 저장되는 오일 탱크(160)와, 오일 탱크(160)의 상면에 구비되어 오일 탱크(160)에 저장된 고온의 오일을 압송하여 냉동사이클의 증발기(140)로 공급하는 오일 펌프(170)를 포함한다.
이와 같이 증발기(140)로 공급된 고온의 오일은 저온의 냉매와 서로 다른 유로를 통과하면서 열교환되어 냉각된다.
이때, 증발기(140)는 도면으로 도시되지는 않았지만, 다수의 열교환판이 적층되게 구비되고, 적층된 열교환판 사이에는 냉매 또는 오일이 흐를 수 있는 공간이 형성되며, 냉매와 오일은 각기 서로 다른 열교환판 사이를 유동하면서 열교환하게 된다.
즉, 냉매가 증발기(140)의 적층된 열교환판 중 홀수 열의 적층 공간을 흐르면, 오일은 짝수 열의 적층 공간을 흐르도록 구비됨으로써 증발기(140)에서 냉매와 오일의 섞임을 방지하면서 열교환할 수 있게 된다.
그리고, 증발기(140)에는 냉매와 오일이 각각 출입될 수 있는 포트가 구비되는 바, 냉매 포트(141)(142)와 오일 포트(143)(144)는 서로 반대되는 방향으로 구비되어 증발기(140) 내에서 냉매와 오일이 서로 반대 방향으로 흐르도록 하는 것이 효율적인 열교환을 위해 바람직하다.
즉, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 증발기(140)의 일측 상부에 응축기(120)에서 배출된 냉매가 유입되는 냉매 입구 포트(141)가 형성되고, 일측 하부에는 증발기(140)에서 열교환된 냉매가 배출되는 냉매 출구 포트(142)가 형성된다.
그리고, 증발기(140)의 타측 하부에는 오일 펌프(170)에 의한 고온의 오일이 유입되는 오일 입구 포트(143)가 형성되고, 타측 상부에는 증발기(140)에서 열교환된 오일이 배출되는 오일 출구 포트(144)가 형성된다.
따라서, 증발기(140) 내부에서 냉매는 상부에서 하부 측으로 흐르고, 오일은 하부에서 상부 측으로 흐름으로써 저온의 냉매와 고온의 오일이 서로 반대 방향으로 교차되게 흐름으로써 오일의 열교환 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 고온의 오일이 배출되는 오일 펌프(170)의 출관(171)과 증발기(140)의 오일 입구 포트(143) 사이에는 고온의 오일을 증발기(140)로 공급하는 오일 공급관(200)이 구비되고, 오일 공급관(200)은 증발기(140)의 오일 입구 포트(143)를 향해 상향 굴곡진 굴곡관으로 구비된다.
그리고, 오일 펌프(170)의 출관(171)에는 오일 바이패스관(210)이 더 연통되게 구비되고, 오일 바이패스관(210)은 오일 펌프(170)의 출관(171)에서 분기되어 응축기(120)로 연결되는 직관으로 구비된다.
게다가, 오일 바이패스관(210)에는 이의 유로를 개폐시키는 솔레노이드밸브(180)가 구비되고, 솔레노이드밸브(180)는 오일 쿨러(100)에 설정된 오일 온도보다 외부 온도가 낮은 경우 오일 바이패스관(210)을 개방시켜 고온의 오일 중 일부를 응축기(120)로 바이패스시켜 냉각시키도록 한 것이다.
이때, 오일 펌프(170)의 출관(171)에 연결되는 오일 공급관(200)은 상방향으로 굴곡진 관인데 반해, 오일 펌프(170)의 출관(171)에서 분기된 오일 바이패스관(210)은 직관으로 형성됨으로써 오일 펌프(170)에서 동일한 펌프압으로 오일을 배출시켜 공급하여도 굴곡진 오일 공급관(200)보다는 직관의 오일 바이패스관(210)에 더 큰 공급압이 작용하여 오일 바이패스관(210)으로 더 많은 오일이 유입됨으로써 오일 공급관(200)과 오일 바이패스관(210) 사이에 등압이 형성되는 것을 방지하여 오일의 흐름을 원활하게 유지할 수 있게 된다.
한편, 응축기(120)에는 오일 바이패스관(210)을 통해 유입되어 냉각된 오일이 배출되는 오일 리턴관(220)이 구비되고, 오일 리턴관(220)은 오일 공급관(200)의 일측에 연통되게 연결된다.
이와 같은 오일 리턴관(220)에도 오일 바이패스관(210)에 작용하는 공급압이 그대로 작용되므로 응축기(120)에서 배출되는 오일이 오일 공급관(200)으로 원활하게 공급되어 증발기(140)로 공급된다.
따라서, 응축기(120)에서 냉각된 오일은 오일 공급관(200)을 유동하는 고온의 오일과 혼합되어 증발기(140)로 공급되어 설정 온도로 냉각된다.
또한, 증발기(140)의 오일 출구 포트(144)에는 상기와 같이 냉각된 오일이 배출되는 오일 배출관(230)이 구비되고, 오일 배출관(230)을 통한 냉각된 오일은 기계 장치(300)로 공급되어 윤활 및 냉각 작용을 하게 된다.
한편, 응축기(120)는 그 상부가 냉매 순환부(120a)로 구성되고, 하부는 오일 순환부(120b)로 구성된다.
이러한 냉매 순환부(120a)와 오일 순환부(120b)에는 다수의 튜브관이 상하로 연속적으로 연결되게 구비되어, 냉매 순환부(120a)에서는 냉매가 순환되고, 오일 순환부(120b)에서는 오일이 순환되며, 냉매 순환부(120a)와 오일 순환부(120b)는 서로 연통되지 않도록 구비된다.
이와 같은 냉매 순환부(120a)의 상단부에는 압축기(110)에서 고온 고압으로 압축된 냉매가 유입되는 냉매 입구 포트(121)가 구비되고, 냉매 순환부(120a)의 하단부에는 냉매 순환부(120a)를 순환하면서 응축된 액상의 중온 고압의 냉매가 배출되는 냉매 출구 포트(122)가 구비된다.
그리고, 오일 순환부(120b)의 하단부에는 오일 바이패스관(210)을 통해 바이패스된 오일이 공급되는 오일 입구 포트(123)가 구비되고, 오일 순환부(120b)의 상단부에는 오일 순환부(120b)를 순환하여 냉각된 오일이 배출되는 오일 출구 포트(124)가 구비된다.
따라서, 냉매 순환부(120a)에는 냉매가 순환되면서 응축되고, 오일 순환부(120b)에는 오일이 순환되면서 냉각된다.
이러한 응축기(120)의 후면부에는 응축기(120)에서 발생된 응축열을 외측으로 방출시키는 팬(125)이 구비되고, 팬(125)에는 팬(125)을 회전시키는 모터(126)가 구비된다.
한편, 상기와 같이 응축기(120)의 냉매 순환부(120a)에서 응축된 액상의 냉매는 냉매 순환부(120a)의 냉매 출구 포트(122)를 통해 배출되어 모세관(팽창밸브)(130)으로 공급되고, 모세관(130)으로 공급된 중온 고압의 냉매는 작은 직경의 관을 통과하면서 저온 저압의 냉매로 변환되어 증발기(140)로 공급된다.
그리고, 증발기(140)에서 열교환된 저온 저압의 냉매는 냉매 출구 포트(142)를 통해 배출되어 압축기(110)로 공급되고, 압축기(110)에는 저온 저압의 냉매가 유입되는 냉매 입구 포트(111)와, 압축된 고온 고압의 냉매가 배출되는 냉매 출구 포트(112)가 구비된다.
또한, 상기와 같은 냉동사이클을 이루는 증발기(140), 압축기(110), 응축기(120), 모세관(130)은 냉매관(150)으로 연통되게 연결되고, 압축기(110)와 응축기(120)를 연결하는 냉매관(150)에는 압축기(110)의 냉매 출구 포트(112)를 통해 배출된 고온 고압의 냉매를 증발기(140)로 바이패스시켜 공급하기 위한 냉매 바이패스관(151)이 구비된다.
게다가, 냉매 바이패스관(151)에는 오일의 설정 온도에 따라 냉매 바이패스관(151)의 유로를 개폐시켜 증발기(140)로 유입되는 냉매의 온도를 조절하는 전자팽창밸브(190)가 구비된다.
이러한 전자팽창밸브(190)는 핫 가스 바이패스(Hot gas by-pass) 방식으로, 증발기(140)에 유입되는 오일이 과냉각되지 않도록 오일의 설정 온도에 따라 압축기(110)에서 압축된 고온의 냉매 기체 중 일부를 바로 증발기(140)로 공급하여 증발기(140)를 유동하는 냉매의 온도를 중온으로 적절하게 조절하여 유지해주는 역할을 한다.
따라서, 이와 같이 온도 조절된 냉매에 의해 증발기(140)에서 냉매와 열교환되는 오일의 과냉각을 방지할 수 있게 된다.
이상과 같은 본 발명에 따른 오일 쿨러의 작동관계를 설명한다.
먼저, 오일 쿨러(100)에 구성되는 냉동사이클은 증발기(140)에서 열교환된 저온 저압의 냉매 기체가 증발기(140)의 냉매 출구 포트(142)를 통해 배출되어 냉매관(150)을 통해 압축기(110)의 냉매 입구 포트(111)로 공급되고, 압축기(110)로 공급된 기체 상태의 냉매는 압축기(110)에서 고온 고압으로 압축된다.
이와 같이 압축된 기체 상태의 냉매는 압축기(110)의 냉매 출구 포트(112)를 통해 냉매관(150)으로 배출되어 응축기(120)의 냉매 입구 포트(121)를 통해 냉매 순환부(120a)를 통과하면서 액화되고, 이 과정에서 냉매는 주변으로 액화열을 방출하여 중온 고압으로 응축되며, 응축된 액상의 냉매는 응축기(120)의 냉매 출구 포트(122)를 통해 냉매관(150)으로 배출되어 모세관(130)으로 공급된다.
모세관(130)으로 공급된 액상의 냉매는 모세관(130)을 통과하면서 저온 저압의 습포화 증기 상태가 된 후, 증발기(140)의 냉매 입구 포트(141)로 공급되고, 저온 저압의 냉매가 증발기(140)를 통과하면서 주변의 열을 흡수하여 열교환되면서 기화되며, 기화된 저온 저압의 냉매 기체는 증발기(140)의 냉매 출구 포트(142)를 통해 냉매관(150)으로 배출되어 다시 압축기(110)의 냉매 입구 포트(111)로 공급되는 사이클을 반복하게 된다.
한편, 상기와 같은 냉동사이클의 작동 중 증발기(140)의 오일 출구 포트(144)에서는 증발기(140)를 통과하는 저온의 냉매와 열교환된 저온의 오일이 오일 배출관(230)으로 배출되고, 오일 배출관(230)으로 배출된 저온의 오일은 기계 장치(300)로 공급되어 각 부품 간의 마찰을 방지하는 윤활 작용과, 과열을 방지하는 냉각 작용을 하게 된다.
이 과정에서 오일은 마찰열로 인해 다시 과열되고, 과열된 오일은 기계 장치(300)에서 배출되어 오일 탱크(160)로 유입되며, 오일 탱크(160)에 저장된 오일은 오일 펌프(170)에 의해 오일 공급관(200)을 통해 증발기(140)의 오일 입구 포트(143)로 공급되어 증발기(140)를 통과하는 저온의 냉매와 다시 열교환되어 저온화된 후, 증발기(140)의 오일 출구 포트(144)와 오일 배출관(230)을 통해 기계 장치(300)로 공급되는 사이클을 반복하게 된다.
이 과정 중에 오일 쿨러(100)에 설정된 오일 온도보다 외부 온도가 낮은 경우에는 솔레노이드밸브(180)가 작동되어 오일 바이패스관(210)을 개방시키게 된다.
그러면, 오일 펌프(170)의 출관(171)을 통해 배출된 고온의 오일 중 일부는 상방향으로 굴곡지게 연결된 오일 공급관(200)으로 유입되지만, 대부분의 오일은 오일 펌프(170)의 출관(171)과 직관으로 연결된 오일 바이패스관(210)으로 유입되어 공급된다.
이와 같이 오일 바이패스관(210)으로 유입된 오일은 응축기(120)의 오일 입구 포트(123)를 통해 오일 순환부(120b)로 공급되어 순환되면서 외부로 열을 방출하여 냉각되고, 냉각된 오일은 오일 출구 포트(124)를 통해 오일 리턴관(220)으로 배출되며, 오일 리턴관(220)으로 배출된 오일은 오일 공급관(200)으로 공급되어 고온의 오일과 혼합된 상태로 증발기(140)의 오일 입구 포트(143)로 유입되어 공급된다.
그리고, 상기와 같이 증발기(140)에서 열교환되어 냉각되는 오일은 기계 장치(300)의 특성상 요구되는 오일의 온도가 제각기 다를 수 있기 때문에, 증발기(140)에서 냉각되는 오일의 온도가 설정된 온도 이하로 과냉각되는 것을 방지할 필요가 있다.
이를 위해, 전자팽창밸브(190)가 작동하여 냉매 바이패스관(151)의 유로를 개폐시켜 조절할 수 있다. 즉, 전자팽창밸브(190)가 냉매 바이패스관(151)의 유로를 개방시키면 압축기(110)에서 배출되는 고온의 냉매 기체 중 일부가 냉매 바이패스관(151)으로 유입되어 증발기(140)로 바로 공급된다.
이와 같이 압축기(110)에서 배출된 고온의 냉매 기체 중 일부가 증발기(140)로 바로 공급됨에 따라 증발기(140)로 공급되는 냉매의 온도를 중온으로 적절하게 조절하여 유지할 수 있고, 증발기(140)에서 중온의 냉매와 오일을 열교환시킴으로써 오일의 과냉각을 방지할 수 있게 된다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.
100 : 오일 쿨러 100a : 하우징
110 : 압축기 111,112 : 냉매 포트
120 : 응축기 120a : 냉매 순환부
120b : 오일 순환부 121,122 : 냉매 포트
123,124 : 오일 포트 125 : 팬
126 : 모터 130 : 모세관
140 : 증발기 141,142 : 냉매 포트
143,144 : 오일 포트 150 : 냉매관
151 : 냉매 바이패스관 160 : 오일 탱크
170 : 오일 펌프 171 : 출관
180 : 솔레노이드밸브 190 : 전자팽창밸브
200 : 오일 공급관 210 : 오일 바이패스관
220 : 오일 리턴관 230 : 오일 배출관
300 : 기계 장치

Claims (7)

  1. 증발기와, 압축기, 응축기, 팽창밸브(모세관)를 순환하는 냉매를 냉각시키는 냉동사이클을 이용한 오일 쿨러로서,
    오일 쿨러는, 고온의 오일이 유입되어 저장되는 오일 탱크; 및
    오일 탱크에 저장된 오일을 압송하여 증발기로 공급하는 오일 펌프;를 포함하여,
    증발기로 공급된 고온의 오일이 저온의 냉매와 서로 다른 유로를 통과하면서 열교환되되,
    외부 온도가 오일 쿨러의 설정 온도보다 낮은 경우는 오일을 응축기로 바이패스시켜 공급하는 오일 바이패스관, 또는 압축기와 응축기를 연결하는 냉매관에서 분기되어 고온 고압의 냉매를 증발기로 공급하여 오일의 과냉을 방지하는 냉매 바이패스관 중에 어느 하나 이상을 포함하는 오일 쿨러.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    오일 바이패스관에는 외부 온도가 오일 쿨러의 설정 온도보다 낮은 경우에 오일 바이패스관의 유로를 개방시키는 솔레노이드밸브가 구비되는 오일 쿨러.
  4. 청구항 1에 있어서,
    오일 펌프와 증발기 사이에는 오일 펌프의 출관에서 배출된 고온의 오일을 증발기로 공급하는 오일 공급관이 굴곡되게 구비되고, 오일 바이패스관은 오일 펌프의 출관에서 분기되어 응축기로 연결되는 직관으로 구비되며, 응축기에는 냉각된 오일을 오일 공급관으로 공급하는 오일 리턴관이 구비되는 오일 쿨러.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    냉매 바이패스관에는 오일의 설정 온도에 따라 냉매 바이패스관의 유로를 개폐시켜 증발기로 유입되는 냉매의 온도를 조절하는 전자팽창밸브가 구비되는 오일 쿨러.
  7. 청구항 1에 있어서,
    증발기에는 냉매와 오일이 각각 출입되는 입구 포트와 출구 포트가 구비되고, 냉매 포트와 오일 포트는 서로 반대되는 방향으로 구비되어 증발기에서 냉매와 오일이 반대 방향으로 유동되는 오일 쿨러.
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